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Definition:
Neutronensterne sind stabile Reste von Massensternen, nachdem sie kollabieren. Am Ende des „Lebenszyklus“ eines massenreichen Sterns bleibt ein Eiserner Kern übrig, meist 1.2-1.6 der Sonnenmasse. Sein wesentlicher Bestandteil ist Neutronen, wie im Namen schon zu erkennen ist. Das ist, weil, wenn der große Stern zusammenfällt, pressen sich sowohl Protonen als auch Elektronen zusammen.
Entdeckung:
Lew Dawidowitsch Landau proposierte 1931, ein Jahr vor der Entdeckung des Neutrons, das Konzept eines Neutronenkerns. Um mehr über Supernovas Vorgänge zu erklären, wurde das Begriff eines Neutronensterns zum ersten Mal 1933 von Baade und Zwicky vorgeschlagen. Ein theoretisches Modell wurde sechs Jahre später von Oppenheim und Volkoff entwickelt, die aber als maximale Masse 0,7 Sonnenmassen spekulierten. Die Beobachtung eines Pulsars (einen schnell rotierenden Neutronensterns) von Jocelyn Bell und ihren Kollegen Hewish und Ryle durch den Empfang von seinen Radioimpulsen im Jahr 1967 brach die Neuronen-Stern-Forschung weiter. Nur Jocelyn Bells männliche Kollegen, Hewish und Ryle, erhielten für die Entdeckung und Forschung der Pulsare 1974 den Nobelpreis, was zu einem kontroversen Thema geworden ist. Später wurde entdeckt, dass die meisten Neutronen Sterne zu diesem Typ gehören. Bis zum 21. Jahrhundert wurden über 2000 Neutronensterne beobachtet.
Entstehung:
Wie bereits bei der Definition erwähnt, wird ein Neutronen Stern „geboren“, wenn ein enorm Massenreicher Stern (mehr als acht Sonnenmassen) sein Brennstoff verbraucht und somit sein Kern wegen gewaltigen Kräften bricht. Viel Energie wird frei und die äußere Hülle wird zerstört. Diesen Vorgang beschreibt man als Supernova-Explosion vom Typ zwei. Die Gravitation komprimiert die Atome im Kern und die davor vorhandenen Protonen und Elektronen werden wegen dem enormen Druck zu Neutronen komprimiert. Der neuentstandene Stern hat die Hälfte bis ein Achtel der Masse des ursprünglichen.
Eigenschaften:
Neutron Sterne haben eine unglaubliche Dichte mir mehreren Hundert Millionen Tonnen Materie pro Kubikzentimeter im Zentrum. Sie können mehrere hundert Mal pro Sekunde rotieren. In der Regel sind sie eine bis vier Sonnenmassen schwer. Es gibt Neutronensterne auf der Milchstraße und es ist schwer dessen Geburt zu beobachten, da sie einmal im Jahrhundert geschieht. Der schwerste Neutronen Stern der Galaxie ist 2,35 Sonnenmassen schwer, es ist der Pulsar PSR J0952-0607. Die Feldstärke des Gravitationsfeldes eines Neutron Sternes beträgt das 2*10^11-fache dieser auf der Erde. Das heißt, dass die Beschleunigung, die ein Körper haben muss, um deren Oberfläche zu verlassen, fast ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit (pro Sekunde) beträgt. Wenn er keine ideale Kugel ist, kann er auch Gravitationswellen abgeben. Diese Eigenschaft der Erhebungen an der Oberfläche und somit variierenden Radius wird als Elliptizität bezeichnet und durch das Verhältnis der beiden Radien aufgestellt. Je höher der Unterschied, desto stärker die Wellen.
Aufbau:
An der Oberfläche bilden Eisenatomkerne ein Kristallgitter und sie ist ziemlich regelmäßig, mit minimalen Erhebungen. Es besteht eine Möglichkeit einer wenigen zentimeterdicken Atmosphäre aus Plasma. Der Kristallgitter geht bis 10m in die Tiefe und wird zunehmend dichter. Mit der Nähe zum Kern wächst der Neutronen-Anteil, da die Oberfläche instabil ist für freie Neutronen, gibt es dort nur Elektronen und Eisenatomkerne. Auf der Tiefe von bis zu 10m bilden sich neutronenreiche Eisenisotope. In der weiteren Schicht, die eins bis zwei Kilometer dick sein kann, fällt der Anteil der Eisenatome extrem, bis es irgendwann fast bei 0% liegt. Die Neutronen gibt es hier fast ausschließlich und sie verhalten sich supraflüssig. Die Zusammensetzung ab einer Tiefe ist nicht bekannt.
Magnetfeld:
Auf den ersten Blick ist es unlogisch, wie ein Neutronenstern so ein gewaltiges Magnetfeld besitzen kann, da es aus den Neutronen, ungeladenen Teilchen besteht. Neutronen sind instabil, sie Zerfallen sehr leicht und schnell. Da aber im Inneren ein enormer Druck herrscht, werden sie sofort nach ihrem Zerfall in Protonen und Elektronen wieder in ungeladene Teilchen gepresst. An der Oberfläche ist das aber nicht so. Es gibt tatsächlich eine dünne Elektronenschicht über der Kruste des Neutronensterns. Diese Sterne drehen sich, wie erwähnt, sehr schnell und erzeugen so ein Magnetfeld mit sehr dichten Feldlinien, was einem starken Magnetfeld entspricht. Das B-Feld hat somit eine Stärke von 10^8 Tesla. Vergleichsweise beträgt das stärkste Magnetfeld auf der Erde ca. 50 Tesla. So können verschiedenste Wellen abgegeben werden, unter ihnen auch die Radiowellen, die Pulsare abgeben.
Quellen:
https://www.mpifr-bonn.mpg.de/forschung/fundamental/binaersystem https://www.mpifr-bonn.mpg.de/forschung/fundamental/neutronensterne https://www.forschung-und-wissen.de/nachrichten/astronomie/schwerster-neutronenstern-der-milchstrasse-erstmals-gewogen-13376521 https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Neutronenstern?utm_content=cmp-true https://www.britannica.com/biography/Jocelyn-Bell-Burnell https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/02/22/warum-haben-neutronensterne-ein-so-starkes-magnetfeld-wenn-sie-aus-ungeladenen-neutronen-bestehen/
— esafar2016 2023/05/08 14:29
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